京能山西京玉电厂制氢系统培训课件 共44页PPT资料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
氢气是无色、无臭、无味和无毒的可燃气体，它同氮气、氩 气、甲烷等气体一样都是窒息气，扩散性强，还原性强，导热 系数高。 氢气是一种易燃、易爆气体，在空气中的爆炸极限：上限 75.5%，下限4%。在纯氧中的爆炸极限：上限94%，下限 4%.氢气的着火性能随着温度和压力的不同而变化。 爆炸条件：
1.在爆炸的范围内
（3）输电板：电解槽的中间极板和左右端极板上都焊有输电 板。中间极板接直流输出正极，两个端极板接直流输出负极。
• 制氢系统概述
制氢装置和贮存系统为发电机提供氢气冷却系统所需 的氢气，其纯度和湿度应满足发电机氢气冷却系统的 要求。我厂设备为一套完备的制氢工艺装置以及氢气 贮存和分配系统。包括氢发生处理器（含电解槽、框 架一、干燥装置、碱液泵）、框架二、框架三（含除 盐水箱、碱液箱、注水泵）、氢气贮罐、压缩空气贮 罐、除盐水闭式冷却装置以及系统内的电气及控制设 备、管道、阀门和仪表等。
制氢系统工艺流程
电解制氢装置可分为十个子系统，其中包括： 气系统、氧气系统、碱液循环系统、气体排空系 统、补水系统、冷却水系统、排污系统、储氢系 统、充氢系统、除盐水箱补水系统。
京玉电厂制氢系统工艺流程图
京玉电厂制氢站储氢工艺流程图
京玉电厂制氢站冷却系统工艺流程图
制氢系统工作原理
水电解制氢原理： 一、氢气的性质：
制氢站工艺流程及工作原理
京玉电厂制氢站设备 由河北电力设备厂成套提供
主要学习内容
• 制氢系统主要用途 • 制氢系统概述 • 制氢系统工艺流程 • 制氢系统工作原理 • 制氢站系统调节控制 • 分析仪表工作故障及定期维护说明 • 主要设备简介
制氢系统主要用途
一般对于火力发电厂氢冷机组来说，发电机运转时要发生能量消耗，这是有 一种能（机械能）转变为另一种能（电能）时所不可避免的。这些损耗的能量 最后都变成了热量，致使发电机的转子、定子、定子绕组等各部件的温度升高。 因为发电机的部件都是有铜质和铁质材料制成的，所以把这种能量消耗叫做铜 损和铁损。为了保证发电机，能在绕组绝缘材料允许的温度下长期运行，必须 及时地把铜损和铁损所产生的热量导出，使发电机各主要部件的温升经常保持 在允许的范围内。否则，发电机的温升就会继续升高，使绕组绝缘老化，出力 降低，甚至烧坏，影响发电机的正常运行。因此，必须连续不断地将发电机产 生的热量导出，这就需要采用氢气强制冷却。
工人在组装电解槽
Байду номын сангаас
串联式：电流小、电压大。
并联式： 电流大、电压小 中间接正极，两端接地，本厂使用这种方式 的电解槽，电解槽放在框架上，若用串联式，会与框架形成 回路，产生电流，而并联式由于两端接地，消除了这种隐患。
外部结构：
我厂电解槽为并联双极性压滤式结构，由螺栓和两块端压板 把极板夹在一起，呈圆柱体结构。
2、双极性压滤式电解槽：
双极性电解槽的极板也是垂直的，互相平行排列，电 流只从一端极板导入，通过电极经电解液，传到下个 一块极板，由另一端极板输出。
每个电极板即产生氢，又产生氧，每个电极既是阳极 又是阴极。它使用有绝缘边的隔膜作为电解小室的中 间层，这样具有压滤机的结构，所以称双极性压力式 电解槽。双极性水电解槽中的每块极板都传导总的电 流。槽内电压决定于相邻两电极的电位差。电解槽的 总电压为各个小室电压之和。
纯水是极弱的电解质， H+ 及OH一离子浓度极少，在 25 ℃ 时， [ OH—］ = 1 ×10-7-M．可以说纯水几乎是不导 电的。所以在水电解时必须加入其它的强电解质，如 Na0H 或 KOH ，以增强导电能力。
此时：
阳极反应：4 OH一—4e = 2 H2O + O2 阴极反应：4 H2O + 4e = 2 H2 ↑ + 4 OH总反应 2 H2O = 2 H2 ↑ + O2 ↑ 从反应方程式得出：
（1）水电解时，产生一份氧气和两份氢气。
（2）加入KOH或NaOH只起导电作用，在电解过 程中不被消耗。
电解槽分类：
1、单极性电解槽：单极电解槽是由外部并联若干个电解槽 组成的。而单元电解槽由若干个彼此交替的、彼此平行 的阳极版和阴极版组成。对于一个电极而言只能做阳极 或阴极。单极性电解槽安装、维修简便，效率低，体积 大。
（1）大螺栓、大螺母、弹簧导套、蝶形弹簧等用来将各小室 间的垫片压紧，使槽体能承受内压，保证槽体不漏。必须使 各螺栓承受有一定的预紧力，而且各螺栓受力要均匀。
（2）端压板：两端的端压板的作用是承受电解槽的内部压力 及密封垫片的密封压力。足够的厚度，电解槽在1.5— 3.2MPa 压力下工作，承受的压力很大，因此要有足够的厚 度，以免变形并保证槽体的密封性。
水的电解
水的电离平衡式：
水存在下面的电离平衡: H2O = H+ + OH -
将一对电极插入水中，通以电流，氢离子逐渐向阴极移动， 在阴极上取得电子被还原为 H2 。Na+或 K+离子在电解 液的浓度下，其析出要比氢析出电位负的多，因此阴极 上H+先放电，析出氢。OH一逐渐移向阳极，阳极失去电 子而被氧化为O2 。
2.有热源及明火点
氢气的用途
氢气广泛用于电力、化学、冶金、电子等工业部门 在电力工业中，氢气可作为汽轮发电机的制冷却剂， 导热系数高。 在化学化工方面，氢时合成品、氯化氢、有机合成的 氢化反应，和油脂硬化等原料。 在冶金工业中，氢气的使用颇为广泛，在有色金属-钨、 钛等生产和加工中，使用高纯度的氢气作为还原气。 氢气的优点：便于存储和运输，对环境无污染，被誉 为“清洁”的新能源。
氢气制取方法
• 1、水电解：设备体积小、流程简单、纯度高、杂质 少
• 且无污染，但能耗高，产量小。 • 2、氨分解：产气量大，但纯度低。 • 3、甲醇、天然气解列：能耗低，产量大，杂质复杂， • 不易分离。 • 4、电解率：任何物质在电解过程中，在数量上的变
化 • 都是服从法拉第定律。 • 电解时，在电极上析出的物资数量，与通过溶解的 • 电流强度和通电时间成正比，也就是说与通过溶解 • 的电量成正比。G=KeIt G-化学反应生物量 • I-通过电流 T-通过时间 Ke-电化当量 •
1.在爆炸的范围内
（3）输电板：电解槽的中间极板和左右端极板上都焊有输电 板。中间极板接直流输出正极，两个端极板接直流输出负极。
• 制氢系统概述
制氢装置和贮存系统为发电机提供氢气冷却系统所需 的氢气，其纯度和湿度应满足发电机氢气冷却系统的 要求。我厂设备为一套完备的制氢工艺装置以及氢气 贮存和分配系统。包括氢发生处理器（含电解槽、框 架一、干燥装置、碱液泵）、框架二、框架三（含除 盐水箱、碱液箱、注水泵）、氢气贮罐、压缩空气贮 罐、除盐水闭式冷却装置以及系统内的电气及控制设 备、管道、阀门和仪表等。
制氢系统工艺流程
电解制氢装置可分为十个子系统，其中包括： 气系统、氧气系统、碱液循环系统、气体排空系 统、补水系统、冷却水系统、排污系统、储氢系 统、充氢系统、除盐水箱补水系统。
京玉电厂制氢系统工艺流程图
京玉电厂制氢站储氢工艺流程图
京玉电厂制氢站冷却系统工艺流程图
制氢系统工作原理
水电解制氢原理： 一、氢气的性质：
制氢站工艺流程及工作原理
京玉电厂制氢站设备 由河北电力设备厂成套提供
主要学习内容
• 制氢系统主要用途 • 制氢系统概述 • 制氢系统工艺流程 • 制氢系统工作原理 • 制氢站系统调节控制 • 分析仪表工作故障及定期维护说明 • 主要设备简介
制氢系统主要用途
一般对于火力发电厂氢冷机组来说，发电机运转时要发生能量消耗，这是有 一种能（机械能）转变为另一种能（电能）时所不可避免的。这些损耗的能量 最后都变成了热量，致使发电机的转子、定子、定子绕组等各部件的温度升高。 因为发电机的部件都是有铜质和铁质材料制成的，所以把这种能量消耗叫做铜 损和铁损。为了保证发电机，能在绕组绝缘材料允许的温度下长期运行，必须 及时地把铜损和铁损所产生的热量导出，使发电机各主要部件的温升经常保持 在允许的范围内。否则，发电机的温升就会继续升高，使绕组绝缘老化，出力 降低，甚至烧坏，影响发电机的正常运行。因此，必须连续不断地将发电机产 生的热量导出，这就需要采用氢气强制冷却。
工人在组装电解槽
Байду номын сангаас
串联式：电流小、电压大。
并联式： 电流大、电压小 中间接正极，两端接地，本厂使用这种方式 的电解槽，电解槽放在框架上，若用串联式，会与框架形成 回路，产生电流，而并联式由于两端接地，消除了这种隐患。
外部结构：
我厂电解槽为并联双极性压滤式结构，由螺栓和两块端压板 把极板夹在一起，呈圆柱体结构。
2、双极性压滤式电解槽：
双极性电解槽的极板也是垂直的，互相平行排列，电 流只从一端极板导入，通过电极经电解液，传到下个 一块极板，由另一端极板输出。
每个电极板即产生氢，又产生氧，每个电极既是阳极 又是阴极。它使用有绝缘边的隔膜作为电解小室的中 间层，这样具有压滤机的结构，所以称双极性压力式 电解槽。双极性水电解槽中的每块极板都传导总的电 流。槽内电压决定于相邻两电极的电位差。电解槽的 总电压为各个小室电压之和。
纯水是极弱的电解质， H+ 及OH一离子浓度极少，在 25 ℃ 时， [ OH—］ = 1 ×10-7-M．可以说纯水几乎是不导 电的。所以在水电解时必须加入其它的强电解质，如 Na0H 或 KOH ，以增强导电能力。
此时：
阳极反应：4 OH一—4e = 2 H2O + O2 阴极反应：4 H2O + 4e = 2 H2 ↑ + 4 OH总反应 2 H2O = 2 H2 ↑ + O2 ↑ 从反应方程式得出：
（1）水电解时，产生一份氧气和两份氢气。
（2）加入KOH或NaOH只起导电作用，在电解过 程中不被消耗。
电解槽分类：
1、单极性电解槽：单极电解槽是由外部并联若干个电解槽 组成的。而单元电解槽由若干个彼此交替的、彼此平行 的阳极版和阴极版组成。对于一个电极而言只能做阳极 或阴极。单极性电解槽安装、维修简便，效率低，体积 大。
（1）大螺栓、大螺母、弹簧导套、蝶形弹簧等用来将各小室 间的垫片压紧，使槽体能承受内压，保证槽体不漏。必须使 各螺栓承受有一定的预紧力，而且各螺栓受力要均匀。
（2）端压板：两端的端压板的作用是承受电解槽的内部压力 及密封垫片的密封压力。足够的厚度，电解槽在1.5— 3.2MPa 压力下工作，承受的压力很大，因此要有足够的厚 度，以免变形并保证槽体的密封性。
水的电解
水的电离平衡式：
水存在下面的电离平衡: H2O = H+ + OH -
将一对电极插入水中，通以电流，氢离子逐渐向阴极移动， 在阴极上取得电子被还原为 H2 。Na+或 K+离子在电解 液的浓度下，其析出要比氢析出电位负的多，因此阴极 上H+先放电，析出氢。OH一逐渐移向阳极，阳极失去电 子而被氧化为O2 。
2.有热源及明火点
氢气的用途
氢气广泛用于电力、化学、冶金、电子等工业部门 在电力工业中，氢气可作为汽轮发电机的制冷却剂， 导热系数高。 在化学化工方面，氢时合成品、氯化氢、有机合成的 氢化反应，和油脂硬化等原料。 在冶金工业中，氢气的使用颇为广泛，在有色金属-钨、 钛等生产和加工中，使用高纯度的氢气作为还原气。 氢气的优点：便于存储和运输，对环境无污染，被誉 为“清洁”的新能源。
氢气制取方法
• 1、水电解：设备体积小、流程简单、纯度高、杂质 少
• 且无污染，但能耗高，产量小。 • 2、氨分解：产气量大，但纯度低。 • 3、甲醇、天然气解列：能耗低，产量大，杂质复杂， • 不易分离。 • 4、电解率：任何物质在电解过程中，在数量上的变
化 • 都是服从法拉第定律。 • 电解时，在电极上析出的物资数量，与通过溶解的 • 电流强度和通电时间成正比，也就是说与通过溶解 • 的电量成正比。G=KeIt G-化学反应生物量 • I-通过电流 T-通过时间 Ke-电化当量 •